2025年 | プレスリリース?研究成果
爆発的天体は高エネルギー宇宙のエネルギー源なのか宇宙ニュートリノ多重事象に対する初めての可視光追観測
【本学研究者情報】
〇大学院理学研究科天文学専攻
大学院生 敏蔭 星治
研究室ウェブサイト
【発表のポイント】
- 宇宙を飛び交う極めて高いエネルギーを持つ陽子や電子、ニュートリノ（注1）といった粒子の起源は未だ解明されていない。
- 宇宙に存在する「爆発的天体」がこうした高エネルギー粒子の供給源であるという仮説はこれまで十分に検証されてこなかった。
- IceCube観測実験（注2）で検出されたニュートリノ「多重事象（注3）」に対して、初めて可視光で同時刻?同方向の天文観測データを解析し、高エネルギー粒子の供給源となり得る爆発的天体の特徴に強い制限を与えられることを示した。
- 高エネルギー宇宙のエネルギー供給源の解明につながる研究成果。
【概要】
宇宙を飛び交う極めて高エネルギーの陽子や電子、ニュートリノといった粒子の起源は天文学?宇宙物理学の長年の未解決問題です。こうした高エネルギー粒子の供給源として、超新星爆発（注4）や超巨大ブラックホールによる潮汐破壊現象（注5）などの「爆発的天体」が有力視されています。しかし、爆発的天体がエネルギー供給源であるという仮説はこれまで十分に検証されていませんでした。
東北大学 大学院理学研究科 敏蔭星治 大学院生、学際科学フロンティア研究所 木村成生 准教授、大学院理学研究科 田中雅臣 教授らの研究グループは、IceCube実験により検出されたニュートリノ多重事象に対して、初めて同時刻?同方向の可視光広視野観測データを詳細に解析することで、ニュートリノ多重事象の起源天体を探査しました。
その結果、ニュートリノ多重事象の到来時刻?方向には超新星爆発や潮汐破壊現象などの候補天体が存在しなかったことが明らかになり、ニュートリノ多重事象の起源となり得る爆発的天体の明るさや時間スケールにこれまでの観測よりも強い制限を与えられることを示しました。
本研究成果は、2025年10月23日付（日本時間）で「The Astrophysical Journal」に掲載されました。
図1. IceCube実験により決定された高エネルギーニュートリノの到来方向を肉眼で見える夜空（視野角100度、Stellariumにより作成）に重ねて表示したもの。右は可視光望遠鏡により撮影された到来方向の拡大画像であり、赤色の楕円はIceCubeにより決定された到来方向の1σ誤差領域を示す。（画像提供：Zwicky Transient Facility）。
【用語解説】
注1.ニュートリノ：これ以上小さく分けることができないと考えられている素粒子の一つ。電子 の 100 万分の1以下の重さしかもたないとても軽い粒子で、電気を帯びていない。 そのため他の物質とほとんど反応せず、観測が非常に難しい粒子。電子型、ミュー型、タウ型と呼ばれる 3 種類が存在するとわかっている。
注2.IceCube観測実験：2011 年より南極点で行われているニュートリノ観測実験。南極点直下の氷中 1500 m から 2500 m の深さに5160 個の直径約 33 cm の球状をした光検出器を埋め込んで宇宙から飛来する高エネルギーニュートリノを検出する国際共同プロジェクト。
注3.多重事象：ある時間幅（最大 30 日間）、同じ方向から 2つ以上のニュートリノが検出される事象。ダブレット信号（2 つの検出）、トリプレット信号（3つの検出）などの総称。IceCube実験からの発表 (2025年4月、千葉大学) http://www.icehap.chiba-u.jp/publicrelations/release/apr20250408.html
注4.超新星爆発：大質量の星がその一生の終わりに起こす大規模な爆発現象。爆発時に大量のエネルギーと物質が放出される。
注5.潮汐破壊現象：超巨大ブラックホールが近くの星を強力な重力で引き裂く現象。これにより、星の物質がブラックホールに降着し、明るい放射が観測される。
【論文情報】
タイトル：The First Search for Astronomical Transient as a Counterpart of a Month-timescale IceCube Neutrino Multiplet Event
著者： Seiji Toshikage*, Shigeo S. Kimura, Nobuhiro Shimizu, Masaomi Tanaka, Shigeru Yoshida, Wataru Iwakiri, Tomoki Morokuma
*責任著者：東北大学 大学院理学研究科 敏蔭星治 大学院生
掲載誌：The Astrophysical Journal
DOI：10.3847/1538-4357/adfedf
URL：https://doi.org/10.3847/1538-4357/adfedf
問い合わせ先
（研究に関すること）
東北大学大学院理学研究科天文学専攻
大学院生 敏蔭 星治（としかげ せいじ）
TEL：022-795-6521
Email：seiji.toshikage*astr.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
東北大学学際科学フロンティア研究所
准教授 木村 成生（きむら しげお）
TEL：022-795-6523
Email：shigeo*astr.tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）
東北大学大学院理学研究科天文学専攻
教授 田中 雅臣（たなか まさおみ）
TEL：022-795-6500
Email：masaomi.tanaka*astr.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
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広報?アウトリーチ支援室
TEL：022-795-6708
Email：sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
